机械制造技术课程设计

1、机械制造技术课程设计说明书设计课题： 齿轮套机械加工工艺规程设计班级： 14机设（1）班学号： 314040200132姓名： 朱文浩指导老师：戴志华目录第一节 齿轮套的工艺分析   一 齿轮套的用途    二  齿轮套的技术要求    三  齿轮套的工艺性第二节  毛坯的选择    一 确定毛坯的尺寸公差    二  确定加工余量   

2、  三  确定毛坯尺寸   四  确定圆角半径   五  确定拔模角    六  确定分模位置    七  确定毛坯的热处理方式.第三节 拟定齿轮套工艺路线   一  定位基准的选择   二  各表面加工方案的确定   

3、 三  制定工艺路线    四  工艺路线分析与比较   五  确定工艺路线第四节 确定工序尺寸第五节 确定切削用量  一 工序1切削用量及基本时间的确定 二 工序2切削用量及基本时间的确定 三 工序3切削用量及基本时间的确定 四 工序4切削用量及基本时间的确定 五 工序5切削用量及基本时间的确定 六 工序6切削用量及基本时间的确定

4、60;七 工序7切削用量及基本时间的确定 八 工序8切削用量及基本时间的确定第六节  课程设计的体会第一节  齿轮套的工艺分析及生产类型的确定一、 齿轮套的用途     齿轮套属于齿轮的一种。齿轮套的用途很广，是各种机械设备零件中的重要零件，例如机床，飞机，轮船等等都要使用齿轮套。齿轮套的主要作用是调整机构的转速和力矩，传递动力；改变动力输出的旋转方向等。   二、 齿轮套的技术要求    将齿轮套的全部技术要去列于表1-1中。齿轮套属于齿轮类零

5、件，套孔和齿面是主要装 配基准，套孔和轴相配合，齿面与另外一个相啮合的齿轮配合，因此加工精度要求较高。齿轮套在传递过程中要承受很大的扭矩，为增强强度，其表面要求进行高频淬火处理，硬度在5055HRC齿轮套槽内侧要求高频淬火硬度在4651HRC并且要淬硬2mm。表1-1齿轮套零件技术要求表 加工表面尺寸及偏差 mm公差及精度表面粗糙度Ra/mm齿轮外圆端面90IT83.2齿轮外圆面117h11IT103.2外圆面106-00.4IT116.3内孔68IT70.8内孔940+00.048IT116.3端面3.2和6.3齿面M=2.25 Z=507-7-60.8槽IT12和IT1

6、43.2和6.3小孔5三、 齿轮套的工艺性  齿轮零件图样的视图正确完整、尺寸公、差及技术要求齐全，但基准孔68K7mm要求Ra0.8mm有些偏高，本零件各表面加工并不困难，并于4个5mm的小孔，其位置在外圆柱面上5×1.5mm的沟槽内，孔中心线距沟槽一侧的距离为2.5mm。由于加工时不能选用沟槽的侧面为定位基准，故要较精确的保证上述要求比较困难。分析该小孔是做油孔之用，位置精度不需要太高的要求，只要钻到沟槽之内即能使油路畅通，因此4个5孔的加工亦不成问题。第二节 毛坯的选择齿轮是最常用的传动件，要求具有一定的强度。该零件的材料是45钢，轮廓尺寸不大，形状亦不复杂，又属成批

7、生产，故毛坯可采用模锻成型。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可与零件形状尽量接近。即外形做成台阶形，内部孔锻出。毛坯尺寸通过确定加工余量后决定。一、确定毛坯的尺寸公差  1、公差等级     由齿轮的功用和技术要求确定该零件的公差等级为普通级。 2、锻件质量     零件质量为1.4kg，估计锻件质量为2.2kg。二 、确定加工余量  1、零件除孔以外的各表面为一般加工精度F1，锻件的形状复杂系数为S。 S=m锻件/m外轮廓包容体假设锻件的最大直径为121mm，长68mm。m外

8、轮廓包容体= （12.1/2）2×6.8×7.85g=6138g=6.138kgm锻件=2.2kg S=2.2/6.138=0.358查2表2.210，可定形状复杂系数为S2，属于一般级别。2、机械加工余量 根据锻件质量F1、S2查2表2.225。由于表中形状复杂系数只有S1和S3，则S2参考S1定，S4参考S3定，由此差得直径方向为1.72.2mm，水平方向亦为1.72.2mm。即锻件各外径的单面余量为1.72.2mm，各轴向尺寸的单面余量为亦为1.72.2mm。锻件中心两孔的单面余量查2表2.224为2.5mm。三、确定毛坯尺寸    &#

9、160;加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra 1.6m。Ra< 1.6m表面余量要适量增大 分心本零件，除68K7孔为Ra0.8 m以外，其余各表面皆Ra 1.6 m，因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量即可。68K7孔采用精镗达到Ra0.8m，故需增加精镗的加工余量。参考磨孔余量2表2.311，确定精镗孔单面余量为0.5mm，则毛坯尺寸如表21所示。表21齿轮套毛坯（锻件）尺寸（mm）零件尺寸单面加工余量锻件尺寸117h1121211060-0.41.7511090294942.58968k736264+00

10、.52及1.767.7202及220122及1.715.797孔深311.7及1.731毛坯尺寸公差根据锻件质量，形状复杂系数，分模线形状种类及锻件精度等级从有关的表中查得。本零件锻件质量2.2kg，形状复杂系数为S2，45钢含碳量为0.42%0.50%，其最高含碳量为0.50%，按表2.211，锻件材料系数为M1，采用平直分模线，锻件为普通精度等级，则毛坯公差可从2表2.21.3、表2.216查得。本零件毛坯尺寸允许偏差如表22所示，毛坯同轴度偏差允许值为0.8mm，残留飞边为0.8mm。表22 齿轮毛坯（锻件）尺寸允许偏差（mm）锻件尺寸偏差根据121-0.8+1.72表2.2-

11、13110-0.7+1.52表2.2-1394-0.7+1.52表2.2-1389-1.5+0.72表2.2-1362（54）-1.4+0.62表2.2-1320±0.92表2.2-1331±1.02表2.2-1315-0.4+1.22表2.2-1667-0.5+1.72表2.2-16四、确定圆角半径      锻件的圆角半径按2表2.222确定。本锻件各部分的H/B皆小于2，故可以用以下式计算：  外圆角半径：r=0.05H+0.5 内圆角半径：R=2.5r+0.5  为简化起见，本锻件的内外

12、圆角分别采取相同数值。以最大的H进行计算。r=（0.05³32+0.5）mm=2.1mm    r圆整为2.5mmR=（2.5³2.5+0.5）mm=6.75mm   R圆整为7mm  以上所采取的圆角半径数值能各个表面的加工余量。五、确定拔模角  本锻件由于上、下模模膛深度不相等，起模角模膛较深的一侧计算。 L/B=110/110      H/B=32/100=0.291  查2表2.223 

13、得，外起模角 =5o，内起模角=7o。六、确定分模位置  由于毛坯是H<D的圆盘类锻件，应采用轴向分模，这样可冲内孔，使材料利用率得到提高。为了便于起模及便于发现上、下模在模锻过程中错移，分模线位置选在最大外径的中部，分模线为直线。  七、确定毛坯的热处理方式  钢质齿轮毛坯经锻造后应进行正火，以消除残留的锻造应力，并使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化、均匀组织，从而改善了加工性。第三节 拟定齿轮套的工艺路线一、定位基准的选择：    本零件是带空的盘状齿轮，空是其设计基准，为避免由于基准不重合而产生的误差，应选

14、孔位定位基准，及遵循“基准重合”的原则，具体说，即选68K7孔及一端作为精基准。   由于本齿轮全部表面都需加工，而孔作为精基准应先进行加工，因此应选外圆及一端面为粗基准，外圆117mm为分模面，表面不平整有飞边等缺陷，定位不可靠，故不能选为粗基准。二、各表面加工方案的确定：    根据齿轮套零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度查2表1.46，表1.47，表1.416，表1.417，确定各表面加工方案。表31齿轮套各表面加工方案加工表面  经济精度表面粗糙度加工方案备注F90外圆面IT83.2粗车-半精车表1.46齿圈外

15、圆面IT106.3粗车-半精车表1.461060-0.4IT116.3粗车表1.4668k7mm内孔IT70.8粗镗-半精镗-精镗表1.47940+0.046IT116.3粗镗表1.47端面IT106.3粗车表1.48齿面7-7-60.8精滚表1.416  表1.417槽IT12 IT143.2 6.3粗铣-半精铣表1.485小孔钻三、制定工艺路线   方案一工序一：以106mm处外圆及端面定位，粗车另一端面，粗车外圆90mm及台阶面，粗车外圆117mm，粗镗68mm。工序二：以粗车后的90mm外圆及端面定位，粗车另一端面，粗车外圆1060-0

16、.4mm及台阶面，车5mm1.5mm沟槽，粗镗94mm孔，倒角。    工序三：以粗车后的1060-0.4mm外圆及端面定位，半精车另一端面，半精车外圆90mm及台阶面，半精车外圆117mm，半精镗68mm孔，倒角。    工序四：以90mm外圆及端面定位，精镗68k7孔，镗孔内的沟槽，倒角。工序五：以68k7孔及端面定位，滚齿。   工序六：以68k7孔及端面定位，粗铣4个槽。    工序七：以68k7孔、端面及粗铣后的一个槽定位，半精铣4个槽。工序八：以68k7孔、端面及

17、一个槽定位，钻4个小孔。   工序九：钳工去毛刺。方案二工序一：1，以106mm处外圆及端面定位，粗车另一端面，粗车外圆90mm及台阶面，粗车外圆117mm，粗镗68mm。2，以粗车后的90mm外圆及端面定位，粗车另一端面，粗车外圆1060-0.4mm及台阶面，车5mm1.5mm沟槽，粗镗94mm孔，倒角。        工序二：以粗车后的1060-0.4mm外圆及端面定位，半精车另一端面，半精车外圆90mm及台阶面，半精车外圆117mm，半精镗68mm孔，倒角。    工序

18、三：以68k7孔及端面定位，滚齿。    工序四：以90mm外圆及端面定位，精镗68k7孔，镗孔内的沟槽，倒角。                工序五：以68k7孔、端面及一个槽定位，钻4个小孔。工序六：1，以68k7孔及端面定位，粗铣4个槽。2， 以68k7孔、端面及粗铣后的一个槽定位，半精铣4个槽。      工序七：钳工去毛刺。四、工艺路线分

19、析比较    方案一和方案二的比较：方案一与方案二比较有两点不同之处。第一：加工齿面是以孔 mmK768F为定位基准，为了保证它们之间的位置精度，齿面加工之前，先精镗空。第二： 四个槽与四个小孔的加工安排在最后，为了保证定位方便，应先铣槽后钻孔。综上所述方案一比较好。五、确定工艺路线表32 齿轮套的工艺路线及机床设备、工装的选用工序号工序名称机床刀具夹具10粗车：1，90mm外圆、端面及台阶面，外圆117mm，粗镗孔68mm。2，106mm外圆、端面及台阶面，51.5mm沟槽，粗镗94mm孔，同时倒 角。C 620-1YT5 90º偏

20、刀YT5镗刀外圆车刀高速钢切槽刀三爪自定心卡盘20半精车：1，90mm外圆、端面及台阶面。2，外圆117m。3，半精镗镗孔68mm，并倒角。C 620-1YT5 90º偏刀倒角刀YT15镗刀三爪自定心卡盘30精镗：68k7孔，镗孔内沟槽，倒角。C 616AYT30精镗刀高速钢切刀倒角刀三爪自定心卡盘40滚齿滚齿机Y3150M=2.25 齿轮 滚刀心轴501，粗铣：4个槽2，半精铣：4个槽X62高速钢错齿三面刃铣刀125mm专用夹具60占：45孔Z518复合钻5mm及90º角专用夹具70钳工去毛刺第4节 确定工序尺寸 确定工序尺寸一般的方法是由加

21、工表面的最后工序往前推算，最后的工序尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序的加工余量有关。当基准不重合时，工序尺寸应用工艺尺寸链结算。一、确定圆柱面的工序尺寸 齿轮套各圆柱表面的工序余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度如下表所示。表41圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸公差及表面粗糙度 （mm）加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗半精精粗半精精粗半精精外圆2.51.5外圆3.5外圆2.51.5孔5孔321第五节 确定切削用量1、 工序一车端面、外圆、镗孔及基本时间的确定 1.(1)确定切削深度 由于单边余量为1.25mm，可在一次走刀内完成，故 =（1

22、21-118.5）/2=1.25mm (2)确定进给量f 查4表1.1，C620-1机床的中心高为200mm，查4表1.30选刀杆尺寸BH=16mm25mm 查4表1.4，在粗车钢料、刀杆尺寸为16mm25mm、 工件直径为100400mm时，f=0.61.2mm/r 查2表4.2-9，选择f=0.65mm/r （3）选择车刀镆钝标准及耐用度 查4表1.9车刀后刀面最大镆钝量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min （4）确定切削速度V 已知工件材料45钢，=670Mpa，所选刀具为YT5硬质合金车刀。查4表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工=600700Mpa钢料，mm/r.切削速度V

23、=109m/min 查4表1.28查得切削速度的修正系数=0.8，=0.65，=0.81，=1.15，=1.0 V=1090.80.650.811.15m/min n=1000v/d=100052.5/(121)=138.9r/min 查2表4.28选择C620-1机床的转速n=120r/min=2.0r/s则实际切削速度v=nd/1000=45.6m/min 2.确定粗车外圆91.5mm、端面及台阶面的切削量 采用车外圆118.5mm的刀具加工这些表面。加工余量皆可一次走刀切除，车外圆91.5mm的=1.25mm，端面及台阶面的=1.3mm。车外圆91.5mm的=0.52mm/r主轴转速与车

24、外圆118.5mm相同。 3.确定粗镗孔65mm的切削用量 所选刀具为YT5硬质合金、直径为20mm的圆形镗刀。 （1）确定切削深度 =（65-62）/2=1.5mm (2)确定进给量 查4表1.5当粗镗钢料、镗刀直径为20mm、2mm，镗刀伸出长度为100mm时， =0.150.30mm/r 查2表4.2-9选择C620-1机床的进给量 =0.20mm/r （3）确定切削速度v V=/ 式中=291，m=0.2，=0.15，=0.2，T=60min，=0.90.80.65=0.468 V=2910.468/=78m/minN=1000v/=100078/()r/min=382r/min 查2

25、表4.2-8选择C620-1机床的转速n=370r/min5.计算基本时间 （1）粗车外圆118.50-0.54mm 计算基本工时： 其中l=14.4mm,l1=0,l2=4mm,l3=0,f=0.65mm/r,n=2.0r/s,i=1 则 。（2）粗车外圆91.5mm端面及台阶面 计算基本工时：车外圆91.5mm 其中l=20mm,l1=2,l2=0mm,l3=0,f=0.65mm/r,n=2.0r/s,i=1 则 粗车端面 式中d=94mm,d1=62mm,l1=2mm,l2=4mm,l3=0,f=0.52mm/r,n=2.0r/s,i=1 则 。粗车台阶面 式中d=121mm,d1=91

26、.5mm,l1=0mm,l2=4mm,l3=0,f=0.52mm/r,n=2.0r/s,i=1 则 。（3）粗镗孔650+0.19mm计算基本工时：l=35.4mm,l1=3.5mm,l2=4mm,l3=0,f=0.2mm/r,n=6.17r/s,i=1 则 。综上所述，1工序的基本时间=（17+15+22+18+35）s=107s.二、工序二车端面、外圆、台阶面，镗孔，车沟槽及倒角 已知条件与工序一相同，车端面、外圆及台阶面可采用与工序一相同的可转位车刀。镗刀选用YT5硬质合金，主偏角=、直径为20mm的圆形镗刀。车沟槽采用高速钢成形切槽刀。采用和工序一确定切削用量的方法，得本工序的切削用量

27、及基本时间如下表所示。表51 工序二的切削用量及基本时间工步（mm）（mm/r）V（m/s）n(r/s)(s)粗车端面1.70.520.69216粗车外圆106mm1.750.650.69225粗车台阶面1.70.520.7428镗孔及台阶面2.5及1.70.21.133.8369车沟槽手动0.170.5倒角手动0.6923、 工序三半精车端面、外圆、镗孔及倒角 1.确定半精车外圆mm的切削量 选用的刀具为YT15硬质合金可转位车刀。查4表1.3，得车刀几何形状为=12，=8，=90，=5，=0，=0.5mm（1）确定切削深度=（118.5-117）/2=0.75mm（2） 确定进给量 查4表

28、1.6和2表4.29，选择C620-1机床的进给量=0.33mm/r(3) 选择车刀磨钝标准及耐用度 查4表1.9选择车刀后刀面最大磨损量为0.4mm，耐用度T=30min(4) 确定切削速度v 查4表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工=630700Mpa钢料，1.4mm，0.38mm/r,切削速度v=156m/min 查4表1.28切削速度的修正系数为=0.81，=1.15，其余的修正系数均为1V=1560.811.15m/min=145.3m/minn=1000145.3/()=390r/min 查2表4.2-8选择C620-1机床的转速n=380r/min=6.33r/s 实际切削速

29、度v=/1000=2.33m/s2. 确定半精车外圆90mm、端面、台阶面的切削量 采用半精车外圆mm的刀具加工这些表面。车外圆的=0.75mm端面及台阶面的=0.7mm。车外圆mm、端面及台阶面的=0.3mm/r,n=380r/min=6.33r/s.3. 确定半精镗孔mm的切削量 所选刀具为YT15硬质合金、主偏角=45、直径为20mm的圆形镗刀。其耐用度T=60min。 （1）=（67-65）/2=1mm （2）=0.1mm/r （3）v=2910.9/（）=183m/min n=1000183/()r/min=869.4r/min 查2表4.2-8选择C620-1机床的转速n=760r

30、/min=12.7r/s 实际切削速度v=/1000=2.67m/s4.计算基本时间（1）半精车外圆1170-0.2计算基本工时：=9s。（2）半精车外圆90mm、端面及台阶面计算基本工时：=12s（90mm外圆）,=11s(端面)，=10s（台阶）。（3）半精镗mm计算基本工时：=32.5s。4、 工序四精镗孔，镗沟槽及倒角 1.确定精镗孔的切削用量 所选刀具为YT30硬质合金、主偏角=45、直径为20mm的圆形镗刀。其耐用度T=60min. （1）=（68-67）/2mm=0.5mm （2）=0.04mm/r （3）v=291/()=5.52m/min n=1000/()=1598.6r/

31、min 查2表4.2-8，选择C616A机床的转速n=1400r/min=23.3r/s 实际切削速度v=/1000=4.98m/s2. 确定镗沟槽的切削用量 选用高速钢切槽刀，采用手动进给，主轴转速n=40r/min=0.67r/s,切削速度v=0.14m/s3.计算基本时间（1）精镗68mm的孔计算基本工时： 精镗68mm孔的基本时间为=44s。5、 工序五滚齿 选用标准的高速钢单头滚刀，模数m=2.25mm,直径，可以采用一次走刀切至全深。工件齿面要求表面粗糙度为0.8，查4表4.2，选择工件每转滚刀轴向进给量=0.81.0mm/r。查2表4.2-51选=0.83mm/r. 4表4.10

32、=364，T=240min,=0.83mm/r,m=2.25mm,=0.5,=0.85，=0.80.8=0.64 查2表4.2-50，选择Y3150型滚齿机的主轴转速n=135r/min=2.25r/s 实际切削速度为v=0.45m/s2.计算基本时间查2表6.2-13,= 式中B=12mm,=0º,Z=50,q=1,n=1.72r/s,fa=0.83mm/r,=3mm。代入算出=1191s6、 工序六粗铣槽 所选刀具为高速钢错齿三面刃铣刀。铣刀直径为125mm，宽度L=13mm,齿数z=20.1.（1）确定进给量 查4表3.3和2表4.2-38，X62型卧式铣床的功率为7.5KW

33、工艺系统刚性为中等，细齿盘铣刀加工钢料，查得每齿进给量=0.07mm/z.（2） 选择铣刀磨钝标准及耐用度 查4表3.7，用高速钢盘铣刀粗加工钢料，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.6mm；查4表3.8，铣刀直径d=125mm，耐用度T=120min。（3） 确定切削速度和工作台的每分钟进给量 查4表3.27 其中，m=0.2,T=120min，mm，mm/z,mm,z=20,d=125mm,=27.86m/minn=100027.86/() 查2表4.239选择X62型卧式铣床的主轴转速n=60r/min=1r/s 实际切削速度v=/1000=0.39m/s 工作台每分钟进给量为=0.072060mm/min=84mm/min 查2表4.2-39选择X62型铣床工作台进给量=75mm/min则实际的每齿进给量为=75/（2060）=0.063mm/z2.计算基本时间计算基本工时： 式中l=